Medizintechnik

Diamanten sollen digitale Bildgebung optimieren

Die Medizintechnik hat viele Berührungspunkte mit der Digitalisierung. Nun sollen Diamanten die Krebsdiagnostik beflügeln.

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FREIBURG. Die MRT-Bildgebung soll revolutioniert werden: Mit Diamanten auf der Nanometerskala soll Tumorgewebe in Zukunft schneller erkannt und besser vom gesunden Nachbargewebe abgegrenzt werden können.

Um dieses Ziel zu erreichen, haben sich das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (Fraunhofer IAF), die Universität Ulm, das Unternehmen NVision Imaging Technologies, die Hebrew University of Jerusalem und das Israeli Center for Advanced Diamond Technologies in dem Verbundprojekt "DiaPol" zusammengeschlossen.

Die neuartige Technologie birgt laut Fraunhofer IAF große Chancen: Extrem genaue und schnell verfügbare Resultate machten es möglich, die Behandlung von Tumorgewebe wesentlich effizienter auf den Patienten abzustimmen als bei bisherigen Verfahren.

Laut dem vor eineinhalb Jahren vom Robert Koch-Institut (RKI) erstellten, ersten Bericht zum Krebsgeschehen in Deutschland sterben heute zwar mehr Menschen an Krebs als 1980.

Im gleichen Zeitraum ist aber die Lebenserwartung für Krebspatienten gestiegen. Sie werden im Schnitt 74 Jahre alt, vor 35 Jahren waren es vier Jahre weniger.

Frühzeitige Diagnose kann Leben retten

Zeit ist ein entscheidender Faktor – denn eine frühzeitige und exakte Diagnose kann Leben retten. In den vergangenen Jahrzehnten wurden die Verfahren, mit denen verdächtige Gewebestellen im Körper erkannt werden können, immer genauer.

Für Patienten besonders schonend und dabei effizient ist laut Fraunhofer IAT die Magnetresonanztomographie, da sie ohne schädliche Chemikalien oder radioaktive Substanzen auskommt und dreidimensionale, detailreiche Schnittbilder von menschlichem Gewebe liefert.

Die klassische MRT nutze unter anderem Magnetfelder, um hochauflösende Bilder zu erstellen. Der Körper eines Menschen besteht zu etwa 70 Prozent aus Wasser. Jedes Wassermolekül enthält zwei Wasserstoffatome, deren Kerne magnetisch sind.

Die Magnetfelder im Kern dieser Wasserstoffatome werden durch Kernspins erzeugt. Mit einem Polarisator werden die Magnetfelder der Kernspins in den Wassermolekülen verstärkt und ausgerichtet.

Polarisator aus Nanodiamanten im Einsatz

Für das neuartige MRT-Verfahren erweitern die Forscher das klassische Vorgehen mit einem Polarisator aus Nanodiamanten. Für den Polarisator spielten die eingebauten Stickstoff-Fehlstellen-Zentren eine wichtige Rolle: Die Elektronenspins in diesen Zentren erzeugten Magnetfelder, die auf andere Kernspins übertragen werden können und diese somit polarisieren.

Dadurch würden die Nanodiamanten oder externen Moleküle hyperpolarisiert. Sie könnten anschließend vor der MRT-Untersuchung in den Menschen injiziert werden und so die Empfindlichkeit der Bildgebung deutlich steigern.

Ein Teilziel des DiaPol-Projektes sei der Bau extrem kleiner, flexibler und mobiler Diamant-Polarisatoren, um so für sehr schnelle Auswertungszeiten zu sorgen – und somit die Wartezeit für Patienten auf ihre Ergebnisse von mehreren Wochen auf wenige Tage zu verkürzen.

Stück für Stück solle mit den genaueren Messergebnissen und der damit besseren Behandlung der Patienten die Unsicherheit, die bei der Krankheit für Ängste sorgt, abgebaut werden, wie es heißt. (maw)

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